- •Перелік скорочень
- •1 Пасивні компоненти
- •1.1 Резистори
- •1.2 Конденсатори
- •1.3 Індуктивні компоненти
- •1.4 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [8-9]
- •2 Діоди і діодні схеми
- •2.1 Класифікація і маркування діодів
- •Для стабілітронів і стабісторів:
- •2.2 Параметри і характеристики діодів
- •2.3 Напівпровідникові стабілітрони
- •2.4 Варикапи
- •2.5 Випрямляючі діоди
- •2.6 Тунельні діоди
- •2.7 Високочастотні діоди
- •2.8 Обернені діоди
- •2.9 Імпульсні діоди
- •2.10 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [10-16]
- •3 Біполярні та уніполярні транзистори
- •3.1 Структура транзисторів
- •3.2 Класифікація біполярних та уніполярних транзисторів
- •3.3 Принцип дії біполярного транзистора
- •3.4 Статичні параметри біполярних транзисторів
- •3.5 Режими роботи і статичні характеристики біполярних транзисторів
- •3.6 Параметри транзистора як чотириполюсника
- •3.7 Частотні властивості біполярного транзистора
- •3.8 Принципи підсилення в транзисторі при активному режимі роботи
- •3.9 Робота транзистора в імпульсному режимі
- •3.10 Будова та характеристики уніполярних транзисторів
- •3.12 Параметри уніполярних транзисторів
- •3.13 Частотні властивості уніполярних транзисторів
- •3.14 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [10-16]
- •4 Показники та характеристики аналогових електронних пристроїв
- •4.1 Коефіцієнти підсилення
- •4.2 Амплітудно-частотна характеристика. Коефіцієнти частотних спотворень
- •4.3 Фазочастотна характеристика
- •4.4 Перехідні характеристики. Спотворення імпульсних сигналів
- •4.5 Нелінійні спотворення. Коефіцієнт нелінійних спотворень
- •4.6 Амплітудна характеристика. Динамічний діапазон
- •4.7 Коефіцієнт корисної дії. Номінальна вихідна потужність
- •4.8 Внутрішні завади аналогових пристроїв
- •4.9 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [1, 17-20]
- •5 Зворотний зв’язок і його вплив на показники та характеристики аналогових пристроїв
- •5.1 Основні засоби забезпечення зворотного зв’язку
- •5.2 Вплив зворотних зв’язків на коефіцієнти підсилення струму та напруги
- •5.3 Вплив зворотних зв’язків на вхідний та вихідний опір
- •5.4 Вплив зворотного зв’язку на інші показники пристрою
- •5.5 Стійкість пристрою зі зворотним зв’язком
- •5.6 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [1, 6, 17-25]
- •6 Забезпечення та стабілізація режиму в каскадах аналогових пристроїв
- •6.1 Кола живлення каскадів на уніполярних транзисторах
- •6.2 Кола живлення каскадів на біполярних транзисторах
- •6.3 Динамічні характеристики каскадів
- •6.4 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [19-27]
- •7 Каскади попереднього підсилення
- •7.1 Аналіз властивостей каскаду зі спільним витоком в частотних областях
- •7.2 Аналіз резисторного підсилювального каскаду зі спільним емітером у різних частотних областях
- •7.3 Перехідні характеристики резисторного підсилювального каскаду
- •7.4 Повторювачі напруги
- •7.5 Повторювачі струму
- •7.6 Каскади з динамічним навантаженням
- •7.7 Диференціальні каскади
- •7.8 Каскади на складених транзисторах
- •7.9 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [1, 22-28]
- •8 Корекція частотних та перехідних характеристик
- •8.1 Необхідність корекції та її принципи
- •8.2 Методи визначення параметрів, що забезпечують рівномірність ачх та лінійність фчх у найбільшій області частот
- •Введемо для спрощення нові змінні
- •8.3 Каскади з індуктивною вч корекцією
- •8.4 Каскади з вч корекцією на основі частотно залежного зворотного зв'язку
- •8.5 Каскади з нч корекцією
- •8.6 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [22-25]
- •9 Вибірні каскади
- •9.1 Класифікація, параметри та характеристики вибірних каскадів
- •9.2 Резонансні діапазонні каскади з автотрансформаторним, трансформаторним і комбінованим зв’язками
- •9.3 Смугові каскади
- •9.4 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [4, 5, 29]
- •10 Каскади кінцевого підсилення
- •10.1 Вимоги до каскадів кінцевого підсилення
- •10.2 Основні режими роботи підсилювальних каскадів
- •10.3 Однотактні каскади кінцевого підсилення
- •10.4 Двотактні каскади кінцевого підсилння
- •10.5 Визначення нелінійних спотворень
- •10.6 Вибір транзисторів для каскаду кінцевога підсилення
- •10.7 Кінцеві каскади підсилення потужності, що працюють у режимі з шім
- •10.8 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [1, 19-21]
- •11 ОпераційнІ підсилювачі
- •11.1 Основні показники операційних підсилювачів та вимоги до них
- •11.2 Типові структури та каскади операційних підсилювачів
- •11.3 Застосування зворотного зв’язку у операційних підсилювачах для утворення пристроїв аналогової обробки сигналів
- •11.4 Ачх та фчх операційного підсилювача
- •11.5 Забезпечення стійкості операційних підсилювачів, що охоплені зворотним зв’язком
- •11.6 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [30-34]
- •12 КаскАди на операційних підсилювачах, що здійснюють операції над сигналом
- •12.1 Інвертувальні каскади
- •12.2 Неінвертувальні каскади
- •12.3 Диференційні каскади
- •12.4 Інтегрувальні і диференціювальні каскади
- •12.5 Логарифмічні та антилогарифмічні каскади
- •12.6 Аналогові помножувачі та подільники
- •12.7 Перетворювачі опору. Конверсія та інверсія імпедансу
- •12.8 Розрахунок каскадів на оп
- •12.9 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [27-35]
- •13 Активні фільтри
- •13.1 Загальні відомості про фільтри
- •13.2 Фільтри Баттерворта і Чебишева
- •13.3 Фільтри Бесселя
- •13.4 Порівняння фільтрів різних типів
- •13.5 Схеми активних фільтрів на оп
- •13.6 Проектування фільтрів на джерелах напруги керованих напругою
- •Елементів фільтрів
- •13.7 Фільтри, що будуються на основі методу змінного стану
- •13.8 Схемні рішення фільтрів
- •13.9 Запитання та завдання для самоконтролю
- •Література [27-35] література
- •Глосарій
1.3 Індуктивні компоненти
Індуктивні компоненти (inductive components) – це елементи, опір яких змінному струму має індуктивний характер (рис.1.6, 1.7). До індуктивних компонентів відносять: високочастотні котушки індуктивності, дроселі, трансформатори, магнітні головки для запису і зчитування аудіо, відео або цифрової інформації.
Високочастотні котушки індуктивності та дроселі
Залежно від призначення розрізняють:
– контурні котушки (coils), які утворюють разом з конденсаторами коливальний контур (oscillatory circuit);
– котушки зв'язку, які передають високочастотні коливання з одного кола до іншого;
– високочастотні дроселі (chokes), які перекривають шлях струмам високої частоти).
За конструктивними ознаками котушки можуть бути розділені на групи:
за формою – циліндричні, спіральні, тороїдальні;
за кількістю шарів намотки – одношарові або багатошарові;
за наявністю осердя – із осердям або без осердя;
за наявністю екрану – екрановані або неекрановані;
за сталістю індуктивності – з постійною або змінною індуктивністю.
На принципових електричних схемах поруч з умовним графічним зображенням котушки індуктивності розміщують її символічне літерне позначення (латинська прописна буква L) с порядковим цифровим (іноді літерним) індексом. Значення індуктивності на схемі звичайно не вказують.
Дроселі мають таке ж графічне зображення, але позначаються літерами Др.
Індуктивність характеризує кількість енергії магнітного поля, що запасається котушкою, при протіканні по ній електричного струму. Одиниця виміру індуктивності – генрі (Гн).
а) б) в) г) д)
Рисунок 1.6 – Позначення на лектричних схемах котушок індуктивностей:
а) звичайна; б) з відведеннями; в) і г) з магнітопроводом; д) екранована
Індуктивність котушки залежить від її форми, розмірів і кількості витків, а також від властивостей осердя або екрана.
а) б) в)
Рисунок 1.7 – Позначення на електричних схемах котушок: а) змінної індуктивності (ферроваріометра); б) налаштовувальної; в) індуктивно звязаних
Добротність – це відношення реактивного опору котушки до її активного опору втрат
,
де r – еквівалентний опір втрат у котушці на частоті f.
За аналогією з конденсаторами втрати енергії в котушках індуктивності можна виразити тангенсом кута втрат
.
Власна ємність є паразитним параметром котушки індуктивності, вона збільшує втрати, зменшує стабільність, коефіцієнт перебудови контуру по частоті.
Температурний коефіцієнт індуктивності характеризує відносну зміну індуктивності котушки при зміні температури на 1°С
.
Звичайні циліндрічні котушки мають ТКІ у межах 30..50·10-6 1/оС, а котушки з керамічним каркасом 8..16·10-6 1/ оС.
Стабільність параметрів котушок індуктивності залежить також від вологості, величини атмосферного тиску і т.п.
Дроселем високої частоти називають котушку індуктивності, що включається в коло для збільшення опору струмам високої частоти. Основні параметри: zдр – повний опір, R – опір постійному струму, Cдр – власна ємність. Повний опір на робочих частотах повинен бути великим і мати індуктивний характер. Власна ємність дроселя визначє його критичну частоту , нижче якої розташовано робочий інтервал частот.
Серійно виготовляються дроселі типу ДМ з феритовим осердям. Інтервал індуквтиностей 1..500 мкГ. Максимально допустиме значення струму 60 мА.
Трансформатори
Трансформатором (transformer) називається елемент, призначений для одержання різних за амплітудою, потужністю і фазою змінних напруг, а також здійснення гальванічної розв'язки в електричному колі.
Основними елементами трансформатора є магнітопровід і розміщені на ньому обмотки. Позначення трансформаторів на електричних схемах подано на рис. 1.8,а-в.
За функціональним призначенням трансформатори діляться на три основні групи: трансформатори живлення (силові), сигнальні (узгоджувальні) та імпульсні.
Трансформатори живлення: перший елемент – літера Т; другий - літера або дві літери (А - трансформатор живлення анодних кіл, Н - трансформатор живлення накалювальних кіл, АН - трансформатор живлення анодно-накалювальних кіл, ПП - трансформатор для живлення напівпровідникової апаратури, С - силовий трансформатор для побутової апаратури); третій елемент (число) - номер розробки; четвертий елемент (число) - номінальна напруга живлення (110, 127, 220, 230 В); п'ятий елемент (число) - робоча частота (50, 60, 400, 1000 Гц); шостий елемент - літера або сполучення літер (В - всекліматичного виконання, ТС - для сухого тропічного клімату, ТВ - для вологого тропічного клімату).
а) б) в)
Рисунок 1.8 – Позначення на електричних схемах трансформаторів:
а) автотрансформатора; б) двообмоткового; в) багатообмоткового
Сигнальні трансформатори: перший елемент – літера Т; другий елемент – сполучення літер (ВТ – вхідний для транзисторної апаратури, М – міжкаскадний, ОТ – кінцевий трансформатор для транзисторних пристроїв); третій елемент – порядковий номер розробки. Наприклад, ТОТ-1 - вихідний трансформатор для транзисторної апаратури.
Імпульсні трансформатори: перший елемент – літера Т; другий елемент – літера И для імпульсів тривалістю 0,5…100 мкс, літери ИM для імпульсів тривалістю 0,02...100 мкс; третій елемент - порядковий номер розробки.
Кожна з груп трансформаторів має свої основні електричні параметри.
Для трансформаторів живлення: U1 - напруга на первинній обмотці; n - коефіцієнт трансформації при розімкнутій вторинній обмотці (у режимі холостого ходу); Pн – номінальна потужність – сума потужностей вторинних обмоток; F – частота живильної мережі; КПД – коефіцієнт корисної дії. Існують ряди значень Pн і n.
Для сигнальних трансформаторів, крім перерахованих вище, виділяють такі параметри: смуга робочих частот, вхідний і вихідний імпеданс на робочих частотах, індуктивності обмоток, опори обмоток постійному струму, коефіцієнт нелінійних спотворень.
Специфічні параметри імпульсних трансформаторів: тривалість імпульсу, частота проходження імпульсів, амплітуда імпульсу на первинній обмотці, спад плоскої вершини вихідного імпульсу, тривалість фронтів вихідного імпульсу.